1.膨胀土的胀缩性指标
(1)自由膨胀率δef。指研磨成粉末的干燥土样,浸泡于水中,经充分吸水膨胀后所增加的体积与原干体积的百分比。按下式计算:
式中 V0——试样原有的体积(mL);
VW——膨胀稳定后测得试样的体积(mL)。
自由膨胀率是一个重要的指标,可用来初步判别是否为膨胀土。一般来说,自由膨胀率大的土,其膨胀性也较强。
(2)不同压力下的膨胀率δep。指在不同压力作用下,处于侧限条件下的原状土样在浸水膨胀稳定后,试样增加的高度与原高度之比。按下式计算:
式中 hW——压力pi作用下,侧限条件下土样浸水膨胀稳定后的高度(mm);
h0——试验开始时土样的原始高度(mm)。
膨胀率反映了在不同压力作用下膨胀土膨胀后孔隙比的变化。膨胀率和压力之间是反向变化的关系,压力越小,膨胀率越大。
(3)线缩率δs。指土的垂直收缩变形与原始高度之百分比。按下式计算:
式中 h——试验中某时刻测得的土样高度(mm);
h0——试验开始时土样的原始高度(mm)。
(4)收缩系数λs。原状土样在直线收缩阶段内,含水量每减少1%时,所对应的竖向线缩率的改变值。按下式计算:
式中 Δw——收缩过程中,直线变化阶段内,两点含水量之差(%);
Δδs——两点含水量之差对应的竖向线缩率之差值(%)。
2.膨胀土地基的评价
(1)膨胀土的判别。膨胀土的判别是膨胀土地基勘察、设计的首要问题。凡具有下列工程地质特征的场地,且自由膨胀率δef≥40%的土判定为膨胀土:
1)裂隙发育,常有光滑面和擦痕,有的裂隙中充填着灰白、灰绿色黏土。在自然条件下呈坚硬或硬塑状态;
2)多出露于二级或二级以上阶地、山前和盆地边缘丘陵地带,地形平缓,无明显自然陡坎;
3)常见浅层塑性滑坡、地裂,新开挖坑(槽)壁易发生坍塌等;
4)建筑物裂缝随气候变化而张开和闭合。
(2)膨胀土的膨胀潜势。通过上述方法判别膨胀土后,还要进一步确定膨胀土的胀缩强弱程度,不同胀缩性能的膨胀土对建筑物的危害程度有明显的差别。自由膨胀率能较好地反映土中的黏性矿物成分、颗粒组成、化学成分和交换阳离子性质的基本特征。自由膨胀率较小的膨胀土,膨胀潜势较弱,建筑物破坏轻微;自由膨胀率高的土,具有较强的膨胀潜势,则较多的建筑物将遭到严重破坏。按自由膨胀率的大小划分膨胀潜势的强弱,以判别膨胀土的胀缩性高低,见表11-2。
表11-2 膨胀土的膨胀潜势分类
(3)膨胀土地基的胀缩等级。以50kPa压力下测定的土的膨胀率,计算地基分级变形量,作为划分胀缩等级的标准,表11-3给出了膨胀土地基的胀、缩等级。
表11-3 膨胀土地基的胀、缩等级
续表
表中地基分级变形量sc按下列三种情况分别计算:
1)当离地表1m处地基土的天然含水量等于或接近最小值时,或地面有覆盖且无蒸发可能时,以及建筑物在使用期间,经常有水浸湿的地基,可按膨胀变形量计算:
式中 se——地基土的膨胀变形量(mm);
ψe——计算膨胀变形量的经验系数,宜根据当地经验确定,若无可依据经验时,三层及三层以下建筑物可采用0.6;
δepi——基础底面下第i层土在该层土的平均自重压力与平均附加压力之和作用下的膨胀率,由室内试验确定;
hi——第i层土的计算厚度(mm);
n——自基础底面至计算深度内所划分的土层数,计算深度应根据大气影响深度确定;有浸水可能时可按浸水影响深度确定。
2)当离地表1m处地基土的天然含水量大于1.2倍塑限含水量时或直接受高温作用的地基,可按收缩变形量计算:
式中 ss——地基土的收缩变形量(mm);
ψs——算收缩变形量的经验系数,宜根据当地经验确定,若无可依据经验时,三层及三层以下建筑物可采用0.8;
λsi——第i层土的收缩系数,应由室内试验确定;
Δwi——地基土收缩过程中,第i层土可能发生的含水量变化的平均值(以小数表示);
n——自基础底面至计算深度内所划分的土层数,计算深度应根据大气影响深度确定;有热源影响时应按热源影响深度确定。
3)其他情况下可按胀缩变形量计算:
式中 s——地基土的胀缩变形量(mm);
ψ——计算胀缩变形量的经验系数,可取0.7。
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